Номер 19, страница 6 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

а) воды при ее нагревании
Внутренняя энергия ($\text{U}$) тела складывается из кинетической энергии хаотического движения его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия. При нагревании воды происходит процесс теплопередачи, при котором вода получает определенное количество теплоты ($\text{Q}$) от более нагретого тела. Эта полученная энергия идет на увеличение средней кинетической энергии движения молекул воды. В результате скорость их движения возрастает, что макроскопически проявляется в повышении температуры. Следовательно, внутренняя энергия воды увеличивается.

Ответ: внутренняя энергия воды увеличивается за счет увеличения кинетической энергии ее молекул в процессе теплопередачи.

б) воздуха при его сжатии или расширении
Изменение внутренней энергии воздуха (газа) при сжатии или расширении происходит в результате совершения работы. Согласно первому началу термодинамики, изменение внутренней энергии системы равно $\Delta U = Q - A$, где $\text{Q}$ — количество теплоты, переданное системе, а $\text{A}$ — работа, совершенная системой.
При сжатии воздуха внешние силы совершают над ним работу, поэтому работа самого газа отрицательна ($A < 0$). Если процесс происходит достаточно быстро, теплообмен с окружающей средой незначителен ($Q \approx 0$), и тогда $\Delta U = -A > 0$. Внутренняя энергия воздуха увеличивается, что приводит к росту его температуры.
При расширении воздух сам совершает положительную работу ($A > 0$) над окружающими телами. Эта работа совершается за счет его собственной внутренней энергии. При быстром (адиабатном) расширении, когда $Q \approx 0$, изменение внутренней энергии $\Delta U = -A < 0$. Внутренняя энергия и температура воздуха уменьшаются.

Ответ: при сжатии внутренняя энергия воздуха увеличивается, так как над ним совершается работа; при расширении внутренняя энергия уменьшается, так как он сам совершает работу.

в) льда при его таянии
Таяние льда — это фазовый переход из твердого состояния в жидкое, который происходит при постоянной температуре (0°C). В процессе таяния лед поглощает из окружающей среды теплоту (теплоту плавления). Эта энергия не увеличивает кинетическую энергию молекул (поскольку температура не меняется), а расходуется на разрушение кристаллической решетки льда. В результате увеличивается потенциальная энергия взаимодействия молекул воды, так как они становятся более свободными и расстояние между ними в среднем увеличивается. Поскольку внутренняя энергия является суммой кинетической и потенциальной энергий, ее значение при таянии льда возрастает.

Ответ: внутренняя энергия льда увеличивается за счет увеличения потенциальной энергии взаимодействия его молекул при разрушении кристаллической решетки.

г) пружины при ее сжатии или растяжении
При сжатии или растяжении пружины над ней совершается механическая работа. Эта работа приводит к изменению взаимного расположения атомов в кристаллической решетке материала пружины. В результате изменяется (увеличивается) потенциальная энергия их взаимодействия. Кроме того, при деформации реальной пружины возникают внутренние силы трения, из-за которых часть совершенной работы переходит в тепло, то есть увеличивается кинетическая энергия хаотического теплового движения атомов (пружина незначительно нагревается). Оба этих фактора — увеличение потенциальной энергии взаимодействия и увеличение кинетической энергии теплового движения атомов — приводят к увеличению внутренней энергии пружины.

Ответ: внутренняя энергия пружины увеличивается за счет совершения над ней работы, которая преобразуется в потенциальную энергию взаимодействия атомов и в кинетическую энергию их теплового движения.